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如图所示,AB为光滑的水平面,BC是倾角为α的足够长的光滑斜面(斜面体固定不动).AB,BC间用一小段光滑圆弧轨

来源:动视网 责编:小OO 时间:2024-12-24 06:07:05
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如图所示,AB为光滑的水平面,BC是倾角为α的足够长的光滑斜面(斜面体固定不动).AB,BC间用一小段光滑圆弧轨

选取AB水平面为零势能参考面。起始状态时,L-a段的重心位于0点,a段的重心位于-a/2*sinα处。因此,整个链条的势能为Ep=m1g*0+m2g(-a/2*sinα)=mg*a/L*(-a/2*sinα)。起始时链条静止,故动能为0,即Ek=0。当链条的D端滑至B点时,整个链条的重心位于-L/2*sinα处。此时链条的势能变为Ep';=mg(-L/2*sinα)。设此时链条速度为v,则其动能为Ek';=1/2*mv^2。根据机械能守恒定律,起始状态的机械能等于最终状态的机械能,即Ep+Ek=Ep';+Ek'。将上述表达式代入得:mg*a/L*(-a/2*sinα)+0=mg(-L/2*sinα)+1/2*mv^2。
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导读选取AB水平面为零势能参考面。起始状态时,L-a段的重心位于0点,a段的重心位于-a/2*sinα处。因此,整个链条的势能为Ep=m1g*0+m2g(-a/2*sinα)=mg*a/L*(-a/2*sinα)。起始时链条静止,故动能为0,即Ek=0。当链条的D端滑至B点时,整个链条的重心位于-L/2*sinα处。此时链条的势能变为Ep';=mg(-L/2*sinα)。设此时链条速度为v,则其动能为Ek';=1/2*mv^2。根据机械能守恒定律,起始状态的机械能等于最终状态的机械能,即Ep+Ek=Ep';+Ek'。将上述表达式代入得:mg*a/L*(-a/2*sinα)+0=mg(-L/2*sinα)+1/2*mv^2。


在光滑水平面AB与倾角为α的光滑斜面BC之间,通过一段光滑圆弧轨道连接。AB、BC间无摩擦,确保系统机械能守恒。假设链条质量为m,长度为L。当链条一部分位于AB段,另一部分位于BC段时,可以将链条分为L-a段和a段,分别记作m1和m2,其中m1=(L-a)/L*m,m2=a/L*m。

选取AB水平面为零势能参考面。起始状态时,L-a段的重心位于0点,a段的重心位于-a/2*sinα处。因此,整个链条的势能为Ep=m1g*0+m2g(-a/2*sinα)=mg*a/L*(-a/2*sinα)。起始时链条静止,故动能为0,即Ek=0。

当链条的D端滑至B点时,整个链条的重心位于-L/2*sinα处。此时链条的势能变为Ep'=mg(-L/2*sinα)。设此时链条速度为v,则其动能为Ek'=1/2*mv^2。

根据机械能守恒定律,起始状态的机械能等于最终状态的机械能,即Ep+Ek=Ep'+Ek'。将上述表达式代入得:mg*a/L*(-a/2*sinα)+0=mg(-L/2*sinα)+1/2*mv^2。

通过上述方程,可以求解链条滑动至B点时的速度v。经过计算,最终得到v=√{[gsinα(L^2-a^2)]/L}。

此公式表明了链条从特定位置滑动至B点时的速度,取决于链条的长度、质量、斜面的倾角以及滑动的距离。

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如图所示,AB为光滑的水平面,BC是倾角为α的足够长的光滑斜面(斜面体固定不动).AB,BC间用一小段光滑圆弧轨

选取AB水平面为零势能参考面。起始状态时,L-a段的重心位于0点,a段的重心位于-a/2*sinα处。因此,整个链条的势能为Ep=m1g*0+m2g(-a/2*sinα)=mg*a/L*(-a/2*sinα)。起始时链条静止,故动能为0,即Ek=0。当链条的D端滑至B点时,整个链条的重心位于-L/2*sinα处。此时链条的势能变为Ep';=mg(-L/2*sinα)。设此时链条速度为v,则其动能为Ek';=1/2*mv^2。根据机械能守恒定律,起始状态的机械能等于最终状态的机械能,即Ep+Ek=Ep';+Ek'。将上述表达式代入得:mg*a/L*(-a/2*sinα)+0=mg(-L/2*sinα)+1/2*mv^2。
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